用于使车辆转向的操作装置和用于使车辆转向的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于使车辆、尤其是汽车转向的操作装置（4）以及一种用于借助操作装置（4）使车辆转向的方法。所述操作装置（4）包括一个尤其是用人手操作的操控杆（10）。所述操控杆（10）具有至少一个自由度。可借助操控杆（10）规定转向角。所述操作装置（4）具有一个控制元件（12）。根据操控杆（10）的状态并且根据控制元件（12）的状态可确定可规定的转向角。
【专利说明】用于使车辆转向的操作装置和用于使车辆转向的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于使车辆转向的操作装置以及一种根据权利要求6前序部分的用于使车辆转向的方法。
【背景技术】
[0002]已知操控杆用于横向导向车辆。这种操控杆可结合电动辅助转向系统(EPS)或结合线控转向系统(SBW)使用。操作杆的状态因此决定为转向系统规定的转向角。
[0003]另外已知在长时间的行驶、如高速公路行驶时操控杆的操作引起车辆驾驶员的手部疲劳现象。
【发明内容】
[0004]因此，本发明的任务在于改进借助操控杆转向时的行驶舒适度并且防止车辆驾驶员的手部疲劳现象。
[0005]该任务通过根据权利要求1的操作装置以及根据权利要求6的用于使车辆转向的方法得以解决。有利的扩展方案在从属权利要求中给出。另外本发明的重要特征在下述说明以及附图中给出，并且对于本发明而言所述特征不仅单独而且在不同组合中都可是重要的，这点无需再次明确指出。通过额外设置控制元件并且通过根据操控杆的状态并且根据控制元件的状态来确定可为转向系统规定的转向角，横向导向不仅仅取决于操控杆的状态，而且也考虑控制元件的状态。由此为车辆驾驶员提供了附加可能性来影响转向系统的转向角。因此实现了一种操控杆操作的替换方案并且防止了车辆驾驶员的手部疲劳。
[0006]在操作装置的一种有利的实施方式中，控制元件设置在操控杆上。由此有利地改善了操控杆的操作，因为车辆驾驶员的手在操作控制元件时保持在操控杆上。由此提高了安全性并且同时改善了操作舒适度，因为操控杆可处于零位中并且仅借助一个手指来操作控制元件，以便在车辆直线行驶时进行较小的校正。由此无需移动整个操控杆。
[0007]在操作装置的另一种替换实施方式中，所述控制元件设置在操控杆区域中的操纵台上。在此手可位于操控杆上或其区域中并且可在手静止时例如借助一个手指操作控制元件。这在操作舒适度和操作安全性方面形成与上述实施方式相同的优点。
[0008]在另一种有利的实施方式中，所述控制元件具有一个唯一的自由度。由此可有利地简化控制元件的操作并且车辆驾驶员可无误规定转向系统的转向角。
[0009]在另一种有利的实施方式中，为所述控制元件配置复位机构，该复位机构构造用于使控制元件从相应于控制元件转向状态的偏转位置返回其零位中。当车辆驾驶员操作控制元件、即将控制元件送入其偏转位置和因此转向状态中时，该转向状态作用于为转向系统规定的转向角。通过使控制元件在未被操作时、即在车辆驾驶员未施加力的情况下返回到其零位中，车辆驾驶员获得触觉反馈，该反馈告知车辆驾驶员控制元件的操作仅引起直线行驶的校正。
[0010]在本方法的一种有利的实施方式中，操控杆基本上处于零位中并且控制元件基本上处于其转向位置中。在此相应于可规定的转向角的第三信号基本上由第二信号确定，所述第二信号根据控制元件的转向位置产生。根据操控杆的状态确定的第一信号在操控杆基本上处于其零位中的情况下对转向角不产生影响。因此有利的是只需移动控制元件来校正规定的转向角并且操控杆本身可保持在零位中。该实施方式相应于操作装置的第一运行模式。
[0011]在本方法的另一种实施方式中，相应于操作装置的第二运行模式不仅操控杆而且控制元件也处于转向状态中。在此第三信号基本上由第一信号和第二信号确定。因此有利的是，操控杆和控制元件的转向状态叠加并且控制元件可用于校正由操控杆规定的转向角，由此提高了操作装置的操作舒适度。
[0012]在本方法的一种有利的实施方式中，第二信号的斜率的绝对值、即第二信号每单位时间的变化通过一个变化阈值限定。由此有利地防止了因控制元件使转向系统进行较大的、例如可由操控杆触发的转向过程。
[0013]在另一种有利的实施方式中，第二信号通过一个阈值限定。如上所述这产生下述优点:控制元件仅可用于校正规定的转向角。
[0014]本发明的其它特征、应用可能性和优点由下面的实施例说明给出，所述实施在附图中示出。在此所有所描述和/或所显示的特征本身或以任意组合原则上构成本发明的技术方案，与其在权利要求中的概括或权利要求的引用以及其在说明书或附图中的表述和显示无关。在所有附图中对于在功能上等效的参数在不同的实施方式中使用相同的附图标记。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面参考附图详细说明本发明的实施方式。附图如下:
[0016]图1为具有操作装置和转向系统的示意性框图；
[0017]图2为操控杆的示意性侧视图；
[0018]图3为另一种实施方式的操控杆的示意性侧视图；
[0019]图4为控制元件的一种实施方式；
[0020]图5为具有转向角变化曲线的示意性时间曲线图。
【具体实施方式】
[0021]图1示出包括操作装置4和转向系统6的示意性框图2。在操作装置4和转向系统6之间设有控制器8。操作装置4用于借助转向系统6和控制器8使车辆、尤其是汽车转向。操作装置4具有一个操控杆10和一个控制元件12。
[0022]根据操控杆10的状态确定第一信号14。根据控制元件12的状态确定第二信号
16。操控杆10的状态和控制元件12的状态分别相应于操控杆10或控制元件12关于相应参照物的一个位置。第一信号14和第二信号16被传输至控制器8的功能块18。根据第一信号14并且根据第二信号16确定第三信号20。通过功能块18或者说控制器8借助第三信号20可为转向系统6传输或者说规定转向角，其在下面在图5中用附图标记α来表示。转向系统6以未示出的方式具有至少一个致动器，所述致动器根据第三信号20和因此根据规定的转向角α调节车辆至少一个车轮的转向位置。[0023]操作装置4由车辆驾驶员操作。车辆驾驶员例如可影响操控杆10的状态以及控制元件12的状态。如上所述，操控杆10的状态涉及操控杆10的位置、例如围绕一个轴的偏转。控制元件12的状态例如相应于控制元件12的位置。根据操控杆10的状态或者说位置产生第一信号14。根据控制元件12的状态或者说位置产生第二信号16。功能块18由第一信号14和第二信号16确定第三信号20。
[0024]可向功能块18传输未不出的其它信号,例如第一信号14或第二信号16被其它在行驶安全功能方面的信号覆盖被并且因此暂时、例如在关键行驶状态中不考虑第一信号14或第二信号16，在此第三信号20由另一功能块或功能块18独立于第一信号14或第二信号16产生。在一种替换实施方式中，可这样设计控制元件12，使得控制元件12的状态不涉及控制元件12的位置，而是涉及例如一个触摸灵敏的传感器的状态。代替控制器8的功能块18，当然也可以其它方式、如借助模拟电路集中和组合信号14和16。
[0025]图2示出操控杆10的示意性侧视图。操控杆10沿轴线22延伸。操控杆10设置用于以人手操作。操控杆10在一个自由端部34上具有第一按键36、第二按键38和控制元件12。轴线22与其它轴线24和26构成一个三维笛卡尔坐标系。反向于轴线22方向并且在线28下方操控杆10借助未示出的相配的支承装置支承并且具有至少一个自由度。该自由度例如可涉及围绕轴线24的可偏转性。当然该自由度也可涉及关于轴线22或轴线26的可偏转性。当然也可想到用于操控杆10的其它运动模式。操控杆10也可具有多个自由度。为了偏转并且因此为了操作操控杆10设置区域30。人手沿方向32靠近区域30以操作操控杆10并且握住操控杆10。
[0026]控制元件12在图2中被构造为转盘。构造为转盘的控制元件12根据双向箭头42围绕旋转轴线40可旋转地支承。构造为转盘的控制元件12还具有一个未示出的复位机构，该复位机构构造用于使构造为转盘的控制元件12在例如借助人手大拇指偏转后始终基本上返回到其零位中。所述复位机构例如可由一个或多个弹簧元件构成。作为替换方案，复位机构也可由主动控制的驱动装置、例如电动机实现。因此为控制元件12配置一个复位机构，该复位机构构造用于使控制元件12从偏转位置返回到零位中。控制元件12具有一个唯一的自由度。该自由度是根据双向箭头42围绕旋转轴线40的旋转自由度。在操控杆10的自由端部34上控制元件12设置在操控杆10侧面。作为替换方案控制元件12也可设置在操控杆10的另一位置中、例如逆着轴线22设置在自由端部34本身上。
[0027]代替将控制元件12设置在操控杆10上，控制元件12也可设置在操控杆10的区域中，即操控杆10附近的操纵台上。因此控制元件12设置在操控杆10的区域中，该区域例如可在手静止时以一个手指来触及。例如当手沿方向32靠近操控杆10时，控制元件12参考图2和3可关于操控杆10逆着方向26设置在操控杆10侧面，以便例如借助食指来操作。在控制元件12关于操控杆10额外逆着方向24定向设置时，手还可至少部分握住操控杆10。由此，在相应的转向要求或在相应的行驶情况下可快速且安全地操作操控杆10。
[0028]图3示出另一种实施方式的操控杆10的示意性侧视图。图3与图2的区别基本上仅在于控制元件12的实施方式。因此有关图2的说明可基本上转移到图3上。图3中的控制元件12包括一个操作区段44，通过该操作区段可根据双向箭头46改变控制元件12的位置。下面在图4中详细说明图3的控制元件12。
[0029]图4示出根据图3的控制元件12的实施方式。根据双向箭头48通过操作操作区段44控制元件12可围绕旋转轴线50旋转。旋转轴线50在根据图3的实施方式中位于操控杆10的壳体内。操控杆10的壳体壁以附图标记52来表不。根据图4的控制兀件12因此具有一个唯一的旋转自由度。
[0030]代替该唯一的旋转自由度控制元件12也可具有一个唯一的平移自由度。在控制元件12的该替换实施方式中,控制元件12例如可如图3的侧视图中所示具有一个操作区段44，该操作区段44可平移地沿轴线、尤其是沿控制元件12的纵轴线移动。在控制元件12的该替换实施方式中控制元件12也可称为滑动元件。
[0031]图5示出示意性曲线图54，其表示附图标记为α的转向角的随着时间变化的变化曲线56。沿时间轴t标出时刻58、60、62和64。沿转向角α的轴标出0°转向角α，该转向角基本上相应于车辆的直线行驶。
[0032]变化曲线56直至时刻58保持在0°转向角α。在此情况下操控杆10处于其零位中并且控制元件12同样处于其零位中。结合图1第一信号14因此基本上表示直线行驶，并且第二信号16也基本上表示直线行驶。相应地功能块18确定第三信号20，所述第三信号因此基本上相应于直到时刻58的变化曲线56。
[0033]从时刻58起变化曲线上升直到时刻60、直到时刻62基本上保持在恒定水平上并且从时刻62起下降直到时刻64，其中经过0°转向角α。变化曲线56在时刻58和60之间的区域中的斜率的绝对值基本上相应于变化曲线56在时刻62和64之间的区域中的绝对值。操控杆10直到时刻64始终处于其零位中，因此图1中的第一信号14基本上相应于0°转向角α。因此操控杆10的状态基本上相应于车辆的直线行驶。相反，控制元件12处于转向位置中，因此图1中的第二信号基本上相应于不等于0°的转向角α。因此控制元件12至少暂时处于转向状态中。由此图1中的第三信号20基本上由第二信号16或者说基本上根据第二信号16来确定。
[0034]图1中第二信号16的斜率的绝对值、即第二信号16每单位时间的变化、尤其是每单位时间的角度变化通过一个变化阈值限定。替换或附加地，图1中第二信号16的绝对值可通过一个阈值限定。第一信号14的绝对值在此可大于上述阈值。第一信号14的斜率的绝对值在此可大于与第二信号16相关的变化阈值。因此控制元件12尤其适合用于向转向系统6传输关于规定的转向角α的较小的校正。而转向角α的较大的校正则须借助操控杆10来规定。
[0035]从时刻64起变化曲线56以一个绝对值大于变化曲线在时刻62和64之间的斜率的绝对值的斜率下降直到时刻65。在时刻65之后变化曲线56保持基本上恒定的值。直到时刻64仅控制元件12处于转向状态中，而操控杆10则保持在其零位中并且因此不处于转向状态。相反，在时刻64和65之间的区域中，操控杆10处于其转向状态中，以致图1中的第一信号14基本上相应于不等于0°的转向角α。在时刻64和65之间的区域中，控制元件12也处于其转向状态中，以致图1中的第二信号基本上相应于不等于0°的转向角α。现在图1中的功能块18确保第一信号14和第二信号16的叠加并形成时刻64和65之间的变化曲线56。在时刻64和65之间的区域中，操控杆10必须处于转向状态中，因为控制元件12的转向状态与操控杆10的转向状态相比仅对转向角α起有限的作用。尤其是转向角α的变化曲线的斜率或转向角α的值受控制元件12状态的影响有限。由于在时刻62和时刻64之间仅控制元件12的操作根据转弯行驶的行驶情况不再够用，所以在时刻64之后也必须操作操控杆10并使其进入其转向位置中。
[0036]代替所描述的时刻64和时刻65之间的关系，控制元件12也可处于其零位中和/或在时刻64和65之间在确定第三信号20时不考虑第二信号16。根据这种替换实施方式，在操控杆10的转向状态中不考虑控制元件12的状态。
[0037]另外，在确定图1中的信号16方面存在两种可能性。下面假设操控杆10处于其零位中。当车辆驾驶员使控制元件12进入其转向状态中时，相应于控制元件12的偏转并因此根据第二信号16确定第三信号。在第一种用于确定第三信号20的可能性中，当控制元件12在其偏转后被放开并且通过复位机构自动返回到其零位时，第三信号20返回其在控制元件12偏转之前的状态。在第二信号16或第三信号20的第二种设计可能性中，第三信号20在控制元件12被放开并且返回其零位后保持在一个值上，该值由控制元件12偏转和控制元件12偏转的持续时间得出。
[0038]操作装置4在时刻58和60之间以及在时刻62和64之间处于第一运行模式中。操作装置4在时刻64和65之间处于第二运行模式中。
[0039]上述方法可设计成用于数字计算机的计算机程序。所述数字计算机适合用于将上述方法作为计算机程序来实施。操作装置4尤其是设置用于汽车并且与转向系统6 —起配置给控制器8，该控制器包括数字计算机、尤其是微处理器。控制器8具有存储介质，在其上存储所述计算机程序。
【权利要求】
1.用于使车辆、尤其是汽车转向的操作装置(4)，所述操作装置(4)包括操控杆(10)、尤其是用人手操作的操控杆，所述操控杆(10)具有至少一个自由度，并且转向角(a )可借助操控杆(10)规定，其特征在于，所述操作装置(4)具有控制元件(12)，并且根据操控杆(10)的状态和根据控制元件(12)的状态能够确定可规定的转向角(a )。
2.根据权利要求1的操作装置(4)，其中，所述控制元件(12)设置在操控杆(10)上。
3.根据权利要求1的操作装置(4)，其中，所述控制元件(12)设置在处于操控杆(10)区域中的操纵台上。
4.根据上述权利要求之一的操作装置(4)，其中，所述控制元件(12)具有一个唯一的自由度。
5.根据上述权利要求之一的操作装置(4)，其中，为所述控制元件(12)配置复位机构，该复位机构构造用于使控制元件(12)从偏转位置返回其零位中。
6.转向系统(6)，包括根据上述权利要求之一的操作装置(4)。
7.用于借助操作装置(4)使车辆、尤其是汽车转向的方法，所述操作装置(4)包括操控杆(10)、尤其是用人手操作的操控杆，所述操控杆(10)具有至少一个自由度，在该方法中借助操控杆(10)规定转向角(a )，其特征在于，所述操作装置(4)具有控制元件(12)，并且在该方法中根据操控杆(10)的状态并且根据控制元件(12)的状态确定转向角(a )。
8.根据权利要求7的方法，其中，根据操控杆(10)的状态确定第一信号(14)，根据控制兀件(12)的状态确定第二信号(16),根据第一信号(14)和根据第二信号(16)确定第三信号(20)，并且所述第三信号(20)相应于所规定的转向角(a )。
9.根据权利要求8的方法，其中，所述操控杆(10)在操作装置(4)的第一运行模式中基本上处于零位中，以致第一信号(14)基本上相应于零度转向角(a )、尤其是基本上相应于车辆的直线行驶，并且控制元件(12)在操作装置(4)的第一运行模式中处于转向状态中，以致第二信号(16)基本上相应于不等于零度的转向角(a )，并且第三信号(20)在操作装置(4)的第一运行模式中基本上由第二信号(16)确定。
10.根据权利要求8的方法，其中，所述操控杆(10)在操作装置(4)的第二运行模式中处于其转向状态中，以致第一信号(14)相应于基本上不等于零度的转向角(a )，并且控制元件(12)在操作装置(4)的第二运行模式中处于其转向状态中，以致第二信号(16)相应于基本上不等于零度的转向角(a )，并且第三信号(20)在操作装置(4)的第二运行模式中基本上由第一信号(14)和第二信号(16)确定。
11.根据权利要求7至10之一的方法，其中，所述第二信号(16)的斜率的绝对值、尤其是每单位时间的角度变化通过一个变化阈值限定，并且第一信号(14)的斜率的绝对值可以具有大于该变化阈值的值。
12.根据权利要求7至11之一的方法，其中，所述第二信号(16)的绝对值通过一个阈值限定，并且第一信号(14)的绝对值可以具有大于该阈值的值。
13.用于数字计算机的计算机程序，该数字计算机适合用于实施根据权利要求7至12之一的方法。
14.用于操作装置(4)的控制器(8)、尤其是用于汽车的操作装置的控制器，所述控制器设有数字计算机、尤其是微处理器，在其上能够运行根据权利要求13的计算机程序。
15.用于根据权利要求14的操作装置(4)的控制器(8)、尤其是汽车的操作装置的控制器的存储介质，在其上 存储根据权利要求13的计算机程序。
【文档编号】B62D1/02GK103547502SQ201280024170
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年6月14日 优先权日:2011年7月1日
【发明者】A·格克 申请人:Zf操作系统有限公司